重型机械结构件焊接缺陷及焊后处理方法

陈德顺

摘要：焊接作为重型机械制造工艺中关键的连接技术，将焊接装备和机器人设备等联合使用，促进了焊接机器人智能制造技术的不断发展，更好地服务我国企业生产。通过对焊接机器人在重型机械行业的应用及发展趋势介绍，阐述了焊接机器人因产品需求不同而研发出不同的焊接机器人工作站，推动了焊接机器人智能化、自动化的发展，提高了企业生产效率，减轻了现场操作人员的劳动强度，改善了焊接作业环境。阐明了焊接机器人在智能制造领域未来的发展方向。

关键词：重型机械;机器人焊接;发展趋势

引言

重型机械行业是国民经济发展的基础，是一个国家综合国力的重要体现，在国民经济发展中占据着特殊位置。重型机械行业的发展成为我国矿山开采、能源开发、原材料生产等基础工业发展的重要保障。随着中国制造的快速发展，智能化装备等技术在重型机械行业将会得到广泛应用，促进企业的产品技术升级，使企业更能适应现代化发展脚步，向工业4.0目标迈进。

作为重型机械行业产品生产过程中的关键技术之一，焊接一直都起着举足轻重的作用，决定着产品的质量可靠性、安全性。我国重型机械企业的发展模式一直是劳动密集型，呈现出人力成本低、工作环境差，以及对人的技术依赖性较大等特点。然而，随着社会的进步和新型技术的发展，企业发展的模式逐渐由劳动密集型向技术密集型转变，更加强调了以人为本的发展方向。

1结构件焊缝检测方法

焊接缺陷多种多样，而对焊接接头进行必要的检验是保证焊接质量的重要措施。通常焊接质量的检验包括外观检查、无损探伤和机械性能试验3个方面。焊接质量管理人员可以从这3个方面来检验结构件的焊接质量。

（1）外观检查。外观检查一般以肉眼观察为主，有时用5～20倍放大镜进行观察。通过外观检查，可以发现焊缝表面缺陷，如咬边、焊瘤、表面裂纹、气孔、夹渣及焊穿等。外观检查需要由经验丰富的施焊人员或者检验人员来完成。

（2）无损探伤。有别于外观检查，隐藏在焊缝内部的夹渣、裂纹、气孔、未熔合及未焊透等缺陷的检验，无法通过目测来获知，可使用X光检验（RT）、超声波无损探伤

2重型机械智能焊接机器人发展趋势

2.1重型机械机器人焊接技术发展趋势

目前，国内的机器人在各个行业应用上，尤其是重型机械行业，还无法与国外“四大家族”机器人相抗衡，要达到大面积推广应用还需要一段很长的路要走。随着科学技术向前发展，我国机器人将会在相关的传感和控制技术以及关键的零部件等方面逐步得到提高，在一定程度上，其性能和功能上可以达到先进水平。重型机械行业生产的产品都是由许多结构件拼装焊接而成的，在整个产品中起着承载作用，对这些结构件的结构性能要求高。由于这些结构件焊接量多，因此采用机器人焊接，具有很重要的现实意义。然而，对于新产品的生产，由于现场调试时间会很长，因此如何减少企业现场产品的示教过程，缩短产品现场调试时间，降低生产节拍，提高产品的制造效率，增加企业效益，是很多企业亟需解决的问题。

（1）离线仿真技术的发展“四大家族”品牌机器人都具有离线仿真软件，此软件可以在虚拟工作平台编写机器人程序和逻辑指令，不需要在现场进行示教编程，减少了现场示教时间，提高了生产效率。可以搭载一个与实际工作站模拟平台，编写程序，将生成的生产运行程序，通过外部移动设备将此程序导入现场机器人的控制器，进行生产运行。各大机器人厂商的仿真软件各有特点。ABB机器人仿真软件为Robotstudio，在此软件上编写产品的焊接程序，可以编写摆动、电弧跟踪和激光跟踪，也可以编写循环指令for和选择语句ifelse。

（2）基于视觉的实时在线无需编程技术目前，国内的几大机器人厂商，如埃夫特、钱江等，控制系统都具备开源特点，均可面向国内外集成商进行开发。集成商可以根据客户需求来进行二次开发，让机器人能够适应新的环境。集成商将多种传感器与机器人进行组合，形成新的智能机器人技术，更加智能化。

智能视觉焊接机器人工作站，主要由视觉传感器、线激光、点激光、机器人、焊机、外部轨道和上位机开发软件等设备组成。。

2.2重型机械智能焊接发展趋势

重型机械行业的焊接由于先前依赖人工焊接，焊接质量全部依赖于焊工的实操技术水平高低和焊工自身素质，对于焊接质量的好坏很难把控，因此焊接质量的控制技术应运而出。焊接质量的控制技术，利用视觉传感方法监控、检测焊缝熔池的变化以及焊缝背面的成形，并根据成形的变化来实时调整机器人位置，从而获得更好的焊缝成形。

焊接质量控制技术主要包括：焊接熔池的變化和焊接过程的建模与控制器设计。焊接熔池的变化监控是焊缝成形质量把控的一个重要步骤。基于视觉传感器的在线实时监控，能够直接反应焊接过程中的焊接成形行为，因此此方法在焊接过程控制中经常使用。另外，把握焊接参数与焊缝成形之间的规律，建立一个焊接成形的模型，这也是控制器的设计基础。由于技术的发展，现代神经网络、模糊集合与粗糙集合等智能建模方法的提出与应用，使得焊接成形的质量控制技术得到了发展。随着对焊接过程的深入了解，建立的焊接过程模型更加准确，焊接成形质量控制技术将会得到进一步发展。

3结束语

随着中国制造不断向更高水平发展，新时期信息技术革命引领的智能化、数字化应用在重型机械行业，将会推动焊接机器人与智能化、自动化控制系统结合在一起，研发出新型的智能焊接技术。智能焊接技术的广泛使用，能够在一定程度上取代机械行业部分的劳动力，在提高生产效率的同时，也能够生产出更好的产品，增加企业的经济效益，这将大力推动我国重型机械行业技术转型升级，向智能化方向发展。

参考文献

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